Published April 18, 2024 | Version v1
Publication Open

Axial compressive and cyclic lateral behavior of a structural masonry prism constructed from crushed <scp>COVID</scp>‐19 face masks concrete bricks

Creators

  • 1. Zagazig University
  • 2. Technical University of Košice

Description

Abstract Discarded medical face masks endanger the environment worldwide. In this study, experiments were conducted to investigate the effect of a shredded face mask (SFM) at 0% (control mix), 0.5%, 1.0%, and 2.0% by volume of concrete in the form of pieces that were 1 cm wide and 2 cm long on the properties of fresh and hardened concrete. After performing experimental testing on the materials, finite element masonry prisms with dimensions of 400 × 200 × 560 mm 3 were modeled on the ANSYS platform. Four prisms with different fabric contents were numerically examined to study the compressive behavior, and 12 prisms with three different mortar joints were analyzed under an incremental horizontal load in the presence of four vertical displacements of 0.5, 1.0, 3.0, and 4.5 mm. The results revealed that increasing the SFM content in concrete led to a decrease in fresh and hardened concrete properties, including density, slump, split‐tensile strength, and compressive strength, by 9.5%, 20%, 24%, and 34%, respectively, compared with the control concrete at 0.5%. Moreover, the addition of 0.5% SFMs to the prism bricks reduced the maximum compressive load, deflection, and strain energy by 24%, 10%, and 39%, respectively. Altering the mortar type and vertical load affected the lateral cyclic behavior of the prisms. Compared with the M3 prism subjected to the same axial displacement, the M2 prism had 21.36%, 11%, 27.2%, and 10.48% higher lateral peak load, lateral peak displacement, equivalent stress, and strain energy, respectively. Furthermore, the lateral stiffness of the prism increases as the axial pressure increases. The lateral peak load of the M3 prism measured at 1.0, 3.0, and 4.5 mm axial displacement was raised by 60%, 142%, and 182%, respectively, as compared with the same prism at 0.5 mm axial displacement. The outcome provides a feasible concept for reusing masks in concrete construction with controllable strength deterioration on the masonry prism at 0.5% recycled SFM, resulting in attractive responses of these composites at the nonstructural scale

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

أقنعة الوجه الطبية المهملة تعرض البيئة للخطر في جميع أنحاء العالم. في هذه الدراسة، أجريت تجارب للتحقيق في تأثير قناع الوجه الممزق (SFM) بنسبة 0 ٪ (مزيج التحكم) و 0.5 ٪ و 1.0 ٪ و 2.0 ٪ من حجم الخرسانة في شكل قطع بعرض 1 سم وطول 2 سم على خصائص الخرسانة الطازجة والمصلدة. بعد إجراء اختبار تجريبي على المواد، تم نمذجة مناشير البناء ذات العناصر المحدودة بأبعاد 400 × 200 × 560 مم 3 على منصة ANSYS. تم فحص أربعة مناشير بمحتويات نسيج مختلفة عدديًا لدراسة سلوك الانضغاط، وتم تحليل 12 منشورًا بثلاثة وصلات هاون مختلفة تحت حمل أفقي متزايد في وجود أربعة إزاحات رأسية 0.5 و 1.0 و 3.0 و 4.5 مم. كشفت النتائج أن زيادة محتوى SFM في الخرسانة أدى إلى انخفاض في خصائص الخرسانة الطازجة والمصلدة، بما في ذلك الكثافة والهبوط وقوة الشد المشقوق وقوة الانضغاط، بنسبة 9.5 ٪ و 20 ٪ و 24 ٪ و 34 ٪ على التوالي، مقارنة بخرسانة التحكم بنسبة 0.5 ٪. علاوة على ذلك، أدت إضافة 0.5 ٪ SFMs إلى طوب الموشور إلى تقليل الحد الأقصى لحمل الانضغاط والانحراف وطاقة الانفعال بنسبة 24 ٪ و 10 ٪ و 39 ٪ على التوالي. أثر تغيير نوع الملاط والحمل الرأسي على السلوك الدوري الجانبي للمنشورات. بالمقارنة مع المنشور M3 الخاضع لنفس الإزاحة المحورية، كان المنشور M2 يحتوي على 21.36 ٪ و 11 ٪ و 27.2 ٪ و 10.48 ٪ من حمل الذروة الجانبي الأعلى وإزاحة الذروة الجانبية والإجهاد المكافئ وطاقة الانفعال، على التوالي. علاوة على ذلك، تزداد الصلابة الجانبية للمنشور مع زيادة الضغط المحوري. تم رفع حمل الذروة الجانبي لمنشور M3 المقاس عند الإزاحة المحورية 1.0 و 3.0 و 4.5 مم بنسبة 60 ٪ و 142 ٪ و 182 ٪ على التوالي، مقارنة بنفس المنشور عند الإزاحة المحورية 0.5 مم. توفر النتيجة مفهومًا عمليًا لإعادة استخدام الأقنعة في البناء الخرساني مع تدهور القوة التي يمكن التحكم فيها على موشور البناء بنسبة 0.5 ٪ من SFM المعاد تدويرها، مما يؤدي إلى استجابات جذابة لهذه المواد المركبة على النطاق غير الهيكلي

Translated Description (French)

Résumé Les masques médicaux jetés mettent en danger l'environnement dans le monde entier. Dans cette étude, des expériences ont été menées pour étudier l'effet d'un masque facial déchiqueté (MFS) à 0% (mélange témoin), 0,5%, 1,0% et 2,0% en volume de béton sous forme de morceaux de 1 cm de large et 2 cm de long sur les propriétés du béton frais et durci. Après avoir effectué des essais expérimentaux sur les matériaux, des prismes de maçonnerie à éléments finis de dimensions 400 × 200 × 560 mm 3 ont été modélisés sur la plate-forme ANSYS. Quatre prismes avec différentes teneurs en tissu ont été examinés numériquement pour étudier le comportement en compression, et 12 prismes avec trois joints de mortier différents ont été analysés sous une charge horizontale incrémentielle en présence de quatre déplacements verticaux de 0,5, 1,0, 3,0 et 4,5 mm. Les résultats ont révélé que l'augmentation de la teneur en SFM dans le béton a entraîné une diminution des propriétés du béton frais et durci, notamment la densité, l'affaissement, la résistance à la rupture par traction et la résistance à la compression, de 9,5 %, 20 %, 24 % et 34 %, respectivement, par rapport au béton témoin à 0,5 %. De plus, l'ajout de 0,5 % de SFM aux briques du prisme a réduit la charge de compression maximale, la déflexion et l'énergie de déformation de 24 %, 10 % et 39 %, respectivement. La modification du type de mortier et de la charge verticale a affecté le comportement cyclique latéral des prismes. Comparé au prisme M3 soumis au même déplacement axial, le prisme M2 avait une charge de crête latérale, un déplacement de crête latéral, une contrainte équivalente et une énergie de déformation respectivement 21,36 %, 11 %, 27,2 % et 10,48 % plus élevés. En outre, la rigidité latérale du prisme augmente à mesure que la pression axiale augmente. La charge maximale latérale du prisme M3 mesurée à 1,0, 3,0 et 4,5 mm de déplacement axial a été augmentée de 60%, 142% et 182%, respectivement, par rapport au même prisme à 0,5 mm de déplacement axial. Le résultat fournit un concept réalisable pour la réutilisation des masques dans la construction en béton avec une détérioration contrôlable de la résistance sur le prisme de maçonnerie à 0,5% de SFM recyclé, résultant en des réponses attrayantes de ces composites à l'échelle non structurelle

Translated Description (Spanish)

Resumen Las mascarillas médicas desechadas ponen en peligro el medio ambiente en todo el mundo. En este estudio, se realizaron experimentos para investigar el efecto de una máscara facial triturada (SFM) al 0% (mezcla de control), 0.5%, 1.0% y 2.0% en volumen de concreto en forma de piezas de 1 cm de ancho y 2 cm de largo sobre las propiedades del concreto fresco y endurecido. Después de realizar pruebas experimentales en los materiales, se modelaron prismas de mampostería de elementos finitos con dimensiones de 400 × 200 × 560 mm 3 en la plataforma ANSYS. Se examinaron numéricamente cuatro prismas con diferentes contenidos de tela para estudiar el comportamiento compresivo, y se analizaron 12 prismas con tres juntas de mortero diferentes bajo una carga horizontal incremental en presencia de cuatro desplazamientos verticales de 0.5, 1.0, 3.0 y 4.5 mm. Los resultados revelaron que el aumento del contenido de SFM en el concreto condujo a una disminución en las propiedades del concreto fresco y endurecido, incluida la densidad, el asentamiento, la resistencia a la tracción dividida y la resistencia a la compresión, en un 9.5%, 20%, 24% y 34%, respectivamente, en comparación con el concreto de control al 0.5%. Además, la adición de SFM al 0,5% a los ladrillos prismáticos redujo la carga de compresión máxima, la deflexión y la energía de deformación en un 24%, 10% y 39%, respectivamente. La alteración del tipo de mortero y la carga vertical afectaron el comportamiento cíclico lateral de los prismas. En comparación con el prisma M3 sometido al mismo desplazamiento axial, el prisma M2 tuvo un 21.36%, 11%, 27.2% y 10.48% más de carga máxima lateral, desplazamiento máximo lateral, tensión equivalente y energía de deformación, respectivamente. Además, la rigidez lateral del prisma aumenta a medida que aumenta la presión axial. La carga máxima lateral del prisma M3 medida a 1.0, 3.0 y 4.5 mm de desplazamiento axial se elevó en 60%, 142% y 182%, respectivamente, en comparación con el mismo prisma a 0.5 mm de desplazamiento axial. El resultado proporciona un concepto factible para reutilizar máscaras en la construcción de concreto con un deterioro de resistencia controlable en el prisma de mampostería a 0.5% de SFM reciclado, lo que resulta en respuestas atractivas de estos compuestos a escala no estructural

Files

eng2.12895.pdf

Files (16.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:79ee3152087028aa021e84fefba2e3b4
16.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
السلوك الجانبي الانضغاطي المحوري والدوري لمنشور البناء الإنشائي المبني من أقنعة الوجه المسحوقة من الطوب الخرساني <scp>COVID -19</scp>
Translated title (French)
Compression axiale et comportement latéral cyclique d'un prisme de maçonnerie structurel construit à partir de masques faciaux <scp>COVID-19</scp> concassés en briques de béton
Translated title (Spanish)
Comportamiento axial compresivo y lateral cíclico de un prisma estructural de mampostería construido a partir de ladrillos de hormigón triturados con máscaras faciales <scp>COVID</scp>‐19

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4394961112
DOI
10.1002/eng2.12895

Is supplement to
https://openalex.org/W824386659 (Other)
https://openalex.org/W4313856371 (Other)
https://openalex.org/W2952670629 (Other)
https://openalex.org/W2921022282 (Other)
https://openalex.org/W2538779759 (Other)
https://openalex.org/W2188455213 (Other)
https://openalex.org/W2096160964 (Other)
https://openalex.org/W1988681129 (Other)
https://openalex.org/W1979879901 (Other)
https://openalex.org/W1511737461 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1985649888
  • https://openalex.org/W2089819939
  • https://openalex.org/W2239804643
  • https://openalex.org/W2411082743
  • https://openalex.org/W2552348819
  • https://openalex.org/W2772301484
  • https://openalex.org/W2918709262
  • https://openalex.org/W3033071253
  • https://openalex.org/W3034205675
  • https://openalex.org/W3035267603
  • https://openalex.org/W3045984013
  • https://openalex.org/W3048510154
  • https://openalex.org/W3083362264
  • https://openalex.org/W3091783315
  • https://openalex.org/W3128517154
  • https://openalex.org/W3130168756
  • https://openalex.org/W3133466863
  • https://openalex.org/W3134392321
  • https://openalex.org/W3156650419
  • https://openalex.org/W3161459758
  • https://openalex.org/W3181408649
  • https://openalex.org/W3184970288
  • https://openalex.org/W4200267550
  • https://openalex.org/W4210701205
  • https://openalex.org/W4213377248
  • https://openalex.org/W4214732135
  • https://openalex.org/W4214767817
  • https://openalex.org/W4224284437
  • https://openalex.org/W4281856429